不同气体分子具备专属红外特征吸收光谱。多原子气体（CO、CO₂、NO、SO₂、碳氢化合物）内部化学键存在固有振动、转动能级；当特定波长红外光穿过待测气体，分子吸收对应波段辐射能量，光子能量引发分子能级跃迁。单原子气体、双原子对称气体（N₂、O₂、H₂）不吸收红外光，无法直接采用该方法检测。

 

朗伯-比尔定律作为定量基础：红外光源穿过气室，气体浓度越高，特征波长光被吸收越多，透射光强度越低。仪器通过检测光强衰减程度，换算出目标气体浓度。

 

二、主流两种技术原理

 

1.非分散红外（NDIR，工业很常用）

 

光源发出宽波段红外光，经过滤光器件筛选出目标气体特征波长，光束穿过充满待测气体的测量气室；检测器接收透射红外信号。

 

结构分为单光路、双光路设计：双光路设置参比气室（充入纯净氮气）与测量气室，抵消光源波动、环境温湿度干扰，稳定性更强。

 

优势：结构简单、维护成本低、抗震性好；广泛用于烟气、尾气、过程气体在线监测。

 

2.傅里叶变换红外FTIR

 

宽光谱红外光经干涉仪调制，获取完整连续红外光谱。能够同时识别多种气体特征吸收峰，一次测量同时定量多种组分。

 

优势：分辨率高，可区分特征峰接近的气体，抗组分干扰能力强；适合复杂混合气体精细分析。短板带有运动光学元件，对剧烈振动敏感。

 

三、仪器核心组件作用

 

红外光源：持续发射广谱红外辐射；

 

气室：待测气体流通通道，光程长度决定检测下限，低浓度检测选用长光程气室；窗口常用氟化钙、蓝宝石；

 

光学滤光片/干涉模块：筛选目标特征波长；

 

红外检测器：将光信号转化为电信号；

 

信号处理单元：依据朗伯比尔定律运算，输出气体浓度。

 

四、关键补偿机制

 

环境温度、气压变化会改变气体分子密度，造成测量漂移。仪器内置温压传感器，自动进行温压补偿，修正浓度读数。

 

多种气体共存时，若吸收光谱重叠，容易产生交叉干扰；可通过算法修正、加装气体过滤手段降低干扰。

 

五、主要优缺点

 

优势

 

属于光学检测，无化学反应，无需消耗化学试剂；

 

响应速度较快，适合连续在线实时监测；

 

量程灵活，可实现从微量到百分比浓度检测；

 

传感器不易中毒，对比催化燃烧、电化学气体传感器，使用寿命更长。

 

局限性

 

无法检测N₂、O₂、H₂等无红外吸收的气体；

 

水汽容易在特征波段产生吸收干扰，高湿度工况需要预处理除湿；

 

混合气体光谱重叠易带来干扰，复杂体系需要算法校正。

 

六、典型应用场景

 

烟气排放监测、化工反应气体分析、沼气组分检测、温室气体检测、机动车尾气检测、工业过程气体在线监控。